濕陷性黃土地基的處理及易發事故分析

呂 建 偉

(河北新蔚建筑設計股份合作公司，河北 張家口 075700)

濕陷性黃土地基的處理及易發事故分析

呂 建 偉

(河北新蔚建筑設計股份合作公司，河北 張家口 075700)

介紹了濕陷性黃土的類型，針對濕陷性黃土的力學特點，對濕陷性黃土地基設計施工常見的問題進行了分析，并結合具體的工程事故案例，探討了相應的處理措施，對工程質量的提高有重要意義。

濕陷性黃土，地基，裂縫，變形

濕陷性黃土是廣泛分布于我國北方北緯33°～47°之間，年平均降雨量在250 mm～600 mm之間的干旱和半干旱氣候區的具有濕陷性的一種特殊性土，特點是顆粒組成以粉類為主，孔隙比較大，天然含水量較低，飽和度也較低，在北方晉冀魯豫及陜甘內蒙、新疆都有分布，其中以隴東西、陜北、晉西為重；該地區濕陷性黃土層具有分布廣，厚度深于10 m的特點，且多為自重性濕陷性黃土，對建筑工程安全及造價影響較大。實際施工中時常見到由于對其特點認識不清，措施不到位造成的工程事故，值得引以為鑒。

1 濕陷性土的分類

濕陷性土分為濕陷性黃土及非黃土的濕陷性土。不僅黃土可能具有濕陷性，同樣在干旱和半干旱地區，尤其在山前洪、坡積扇地貌還可能遇到具有濕陷性的碎石土、砂土，在一定壓力下也呈現強烈的濕陷性，屬于非黃土的濕陷性土，勘察設計在遇到山區建筑時應注意排查；非黃土的濕陷性土僅巖土工程勘察規范中特殊性巖土一章有所介紹，沒有制定專門規范，一般參照濕陷性黃土規范執行，采取以地基處理為主的綜合措施，防止地基濕陷。

2 濕陷性黃土的力學特點

1)黃土在未破壞時，呈現出壓縮性低、強度高，直立性好的特點，這是由于黃土在沉積過程中土顆粒之間產生了固化鏈接鍵，但黃土因為孔隙比較大，一般為1.0～1.1， 且富含易溶于水的碳酸鹽類，垂直節理發育，遇水后結構崩解，承載力喪失，產生明顯濕陷變形。2)濕陷性黃土性質的判斷，先根據黃土室內浸水(飽和)壓縮試驗得到濕陷系數δs，當不小于0.015時，應定為濕陷性黃土；再根據濕陷量的累計計算值Δzs，自重濕陷性場地大于70 mm。3)特例：在非自重濕陷性黃土場地，地基內各土層的濕陷起始壓力值，均大于其附加壓力與上覆土的飽和自重壓力之和時及地基濕陷量的計算值不大于50 mm時均可按一般地區的規定設計。

3 設計施工常見問題

1)濕陷性黃土場地建筑等級也分為甲、乙、丙、丁四類，但與建筑抗震等級不同，容易混淆，需注意區分。分類依據是根據建筑在使用期間對不均勻沉降限制的嚴格程度及建筑重要性、地基受水浸濕可能性的大小區分；筆者曾經見到某設計單位設計的4層框架教學樓，非自重濕陷性黃土場地按乙類建筑設計了4 m厚的3∶7灰土墊層，其實按照濕陷性黃土規范GB 50025—2004,4層框架樓的高度一般為16 m左右，完全可定為丙類建筑，按濕陷性黃土規范6.1.1條第2款和6.1.5條第2，3款的要求，處理2.0 m～3 m就可以了。

2)濕陷性黃土場地采用樁基礎代價較高，一般用于甲類及部分采用其他方式不經濟的乙類建筑，采用樁基礎時，樁端必須穿透濕陷性黃土層，進入壓縮性較低的非濕陷性黃土層或可靠的巖、土層中。特別需要注意的是當濕陷性黃土層厚度不小于10 m時，采用靜載荷浸水試驗測定的結果作為樁基礎的單樁豎向承載力特征值。我國甘肅劉家峽化肥廠堿洗塔工程，當時未按浸水條件試驗，荷載加至3 000 kN，下沉量6 mm；設計使用了一半，按單樁豎向承載力特征值1 500 kN計算；但建成后由于地基浸水產生了嚴重的濕陷事故，樁基大量的下沉，是一個工程反例。

3)灰土墊層法是濕陷性黃土場地常用的處理方法，價格便宜，效果好，適用于淺層地基處理。曾經有過一段時間由于合格的生石灰產量低，價格高，本地工地用電石渣代替生石灰。電石渣是生產乙炔氣后的固體粉狀廢渣，主要成分與灰土一樣，以氫氧化鈣為主要成分。建筑灰土墊層要求石灰中活性物質的含量和活性，所以工地最好選生石灰現場制作。電石渣雖成分一致，但由于工藝所限，不能保證新鮮，現場使用效果不佳。

4)本地工地曾經流行過用參照公路部門做法，分層鋪填土和灰土后，用農用旋耕機的機具把土和灰土攪勻；經現場開挖驗證，鋪填250 mm時旋耕機只能攪勻上部200 mm土層，下部往往殘留無灰土的素土帶，如果機具下壓過深，則對已壓實的灰土形成擾動破壞，影響灰土強度，施工效果不好，所以經過對比，淘汰了此種工法，仍采用場地外按比例拌好后入槽夯實的工藝。

5)濕陷性黃土場地也常采用強夯法消除地基濕陷性，強夯法又名動力固結法，20世紀60年代由法國Menard公司首創，是用高處(一般為6 m～40 m)自由落下的重錘(一般100 kN～400 kN)給地基以沖擊能和振動。它適合加固各類地基土。強夯法不僅能降低地基壓縮性，而且還能改善地基抵抗液化的能力和消除黃土的濕陷性。提高地基的強度，強夯在土體中產生縱波(壓縮波)和橫波(剪切波)，縱波破壞土體骨架結構，使土粒間產生位移，而橫波破壞土粒間的聯結，使土體骨架產生新的沉降和壓密，土體局部液化，在夯擊點周圍產生裂隙，形成良好的排水通道，孔隙水和氣體逸出，使土料重新排列，經時效壓密達到固結，從而提高地基承載力，降低地基壓縮性。

6)單液硅化法和堿液加固法一般用于地基浸水引起濕陷，需要阻止濕陷繼續發展的建筑物及設備基礎，屬事故處理加固措施，施工時漿液灌注速度不宜過快，且應進行沉降觀測，當發現建筑物或設備基礎的沉降突然增大或出現異常情況時，應立即停止灌注溶液，待查明原因后，再繼續灌注。

4 事故分析

某工程位于某市市郊，由某房開公司開發，設計方為某市勘察設計公司，為住宅小區，6層磚混結構，采用墻下混凝土條基，地基為坡地回填場地，山坡為東西走向，西高東低，回填土厚約10 m，厚度不勻；其下為濕陷性黃土場地。地基處理采用強夯，夯擊能3 000 kN·m,采用20 t錘吊至15 m自由落下，第一、二遍點夯，單夯點間距3 m×3 m(梅花形)，每點夯擊4擊，夯擊能量均為3 000 kJ。第一遍點夯結束后，夯坑回填、整平后，進行第二遍點夯；第二遍點夯結束后，夯坑回填、整平后，進行第三遍滿夯；第三遍滿夯夯擊能量為1 000 kJ，每點夯擊2遍，夯錘搭接寬度不小于1/3錘徑。設計要求處理后地基承載力不小于180 kPa,變形模量不小于15 MPa,地基變形值不大于60 mm。工程竣工，業主入住后墻體陸續出現裂縫，排除其他因素后確定為地基變形導致裂縫；經查閱資料，以往沒有類似案例發生。事故的后果是嚴重的，導致了住戶群體上訪，最后由政府出面，異地安置，危樓拆除重建。本工程事故原因有多種因素，其中最主要的是基礎選型錯誤，坡地高回填地區，最好選用樁基穿透，樁持力層落到下層非濕陷土層。或者選用帶擠土效果的地基處理方案，雖然造價高一些，但能保證處理深度，基底壓力能傳遞到可靠持力層。強夯處理適用于地勢平坦，土層坡度變化不大的場地，本例中，按修正后的梅那公式H=Mh=8 m，基底仍有部分土層未處理；加上坡地建筑，土層坡度變化大，原土與回填土的壓縮模量差別明顯，累計變形量過大，是導致事故的主要原因。現場圖見圖1。

某國辦中學實驗樓，建于1994年，磚混3層結構，大開間，地基屬二級非自重濕陷性黃土，黃土地基承載力130 kPa,基礎下設整片3∶7灰土地基，2010年普查學校危房時查明兩年前即2008年因地溝內暖氣管破裂，跑過一次水，發現時地溝已存水，上部結構有水漬，說明已經滲漏了一段時間了。當時采取的處理措施是抽水補漏，加強觀察。事隔兩年，建筑物除局部地方有裂縫外，基本完好，裂縫不屬典型沉降裂縫。該次事故中，密閉地溝防止水大量滲流到地基，整片3∶7灰土地基起到了隔水作用，避免了地基破壞，是一個成功的例子。

5 結語

濕陷性黃土地區建筑物的設計施工，關鍵在于采取必要的防水措施，對可能滲漏的水源足夠重視，不僅雨水還有暖氣水及消防用水，盡量采用防水隔漏地溝；采用樁基礎穿透，基底做灰土墊層等一系列行之有效的措施，另外加強日常維護，建立巡查制度，及時修復，發現異常及時切斷水源，避免事態進一步惡化。

[1] GB 50007—2011，建筑地基基礎設計規范[S].

[2] GB 50025—2004，濕陷性黃土地區的建筑規程[S].

[3] 楊先友.濕陷性黃土旋挖鉆樁基施工技術研究[J].山西建筑，2014，40(1)：106-107.

[4] 工程地質手冊編委會.工程地質手冊[M].第4版.北京：中國建筑工業出版社，2010.

[5] JGJ 79—2012，建筑地基處理技術規范[S].

Analysis on collapsible loose foundation treatment and easily-happening accidents

Lv Jianwei

(HebeiXinweiBuildingDesignCooperationCompany,Zhangjiakou075700,China)

With an introduction of the collapsible loose types, in light of mechanical features of collapsible loose, the paper analyzes common collapsible loose foundation design construction problems. Combining with specific engineering accidents cases, it explores corresponding processing measures, which has significant meaning for improving engineering quality.

collapsible loose, foundation, crack, deformation

2015-01-23

呂建偉(1974- )，男，工程師

1009-6825(2015)10-0082-02

TU475.3

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